DTN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能優(yōu)化研究.pdf

1、空間延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Network, DTN)與地面有線網(wǎng)絡(luò)存在著巨大差異:地面有線網(wǎng)絡(luò)鏈路傳輸時(shí)延小,誤碼率低,TCP/IP協(xié)議中的傳統(tǒng)擁塞控制算法能夠得到良好地應(yīng)用;而空間DTN鏈路環(huán)境中,傳輸時(shí)延大,誤碼率高,若繼續(xù)使用TCP/IP協(xié)議中的傳統(tǒng)擁塞控制策略,數(shù)據(jù)的傳輸效率將大大降低。
　　針對(duì)上述問(wèn)題,本文首先總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)提高空間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能所做出的各項(xiàng)工作。接著詳細(xì)描述了傳統(tǒng)TCP協(xié)議擁塞

2、控制算法的幾個(gè)階段,指出了長(zhǎng)時(shí)延對(duì)慢啟動(dòng)階段的影響;高誤碼對(duì)丟包與擁塞判斷的影響。并通過(guò)NS2仿真進(jìn)一步證實(shí)了其結(jié)論的正確性。然后為了降低長(zhǎng)時(shí)延對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的影響,基于Vegas算法進(jìn)行了兩方面的改進(jìn):一是通過(guò)擴(kuò)大初始窗口,使單位時(shí)間內(nèi)獲得更多ACK,加速慢啟動(dòng)階段擁塞窗口的增長(zhǎng),從而獲得更大吞吐量;二是考慮到Vegas算法可能過(guò)早結(jié)束慢啟動(dòng)階段,使得在擁塞避免階段逗留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),大大降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率。因此本文采用加速增長(zhǎng)擁塞避免階

3、段擁塞窗口值的策略,使其更快速的接近最佳窗口,從而提高鏈路吞吐量。通過(guò)NS2的對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn),可以看出,在短時(shí)間內(nèi),改進(jìn)后的Vegas算法吞吐量要明顯高于傳統(tǒng)Vegas算法。
　　為了更加準(zhǔn)確的判斷丟包是擁塞造成還是誤碼造成,本文采用了顯式擁塞通知(ECN)機(jī)制來(lái)解決高誤碼所造成的影響。通過(guò)空間鏈路中間的路由器節(jié)點(diǎn),能夠更加準(zhǔn)確,更加快速的通知發(fā)送端擁塞是否發(fā)生。在準(zhǔn)確判斷丟包的原因前提下,進(jìn)一步劃分擁塞狀態(tài),能夠最大限度的利用帶寬

4、。最后,通過(guò)NS2的仿真實(shí)驗(yàn),可以看出,在TCP連接當(dāng)中,改進(jìn)后的算法要優(yōu)于Vegas算法。
　　最后,基于CCSDS AOS標(biāo)準(zhǔn)和TCP分段(TCP-Splitting)技術(shù)搭建了空間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)系統(tǒng)。通過(guò)TCP分段技術(shù),使得空間內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)能夠使用傳統(tǒng)TCP協(xié)議擁塞控制算法,而空間鏈路間則使用改進(jìn)的Vegas算法。這樣,減少了不必要損耗,并且能更快速地傳輸文件。在系統(tǒng)中傳輸文件,尤其是小文件,我們可以看出,改進(jìn)后的算法要優(yōu)于